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1、2014年6月機(jī)床與液壓Jun．2Cl14第42卷第11期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．42No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．11．043基于DesignExplorer的床身輕量化設(shè)計(jì)張國(guó)萍，蔡家斌(貴州大學(xué)機(jī)械學(xué)院，貴州貴陽(yáng)550025)摘要：以某大型數(shù)控龍門銑床床身結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，使用ANSYSDesignExplorer優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，將床身筋板厚度、砂孔直徑作為主要的優(yōu)化參數(shù)，在床身原強(qiáng)度和剛度不變的前提下對(duì)其進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。分析結(jié)果表明：經(jīng)輕量化設(shè)計(jì)后，床身的總變形、應(yīng)力、應(yīng)變最大
2、值有所下降且分布得到改善，質(zhì)量減少了11．3％。關(guān)鍵詞：銑床床身；優(yōu)化設(shè)計(jì)；輕量化中圖分類號(hào)：TH16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—3881(2014)11—153—4BedLightweightDesignBasedonDesignExplorerZHANGGuoping．CAIJiabin(CollegeofMechanicalEngineering，GuizhouUniversity，GuiyangGuizhou550025，China)Abstract：Takingalarge·scaleCNCgantrymillingmachinebedst
3、ructureastheresearchobject，usingANSYSDesignExploreroptimaldesignmodule，thethicknessofthebodyribsandthesandholediameterweretakenasmainoptimalvariablestomakelight—weightdesignonthepremiseofsamebedoriginalstrengthandstiffness．Theanalysisresultsshowthat：afterlightweightdesign，themaxim
4、umvaluesofthebeddeformation，stress，strainaredeclinedandtheirdistributionsareimproved，weightreductionis11．3％．Keywords：Millingmachinebed；Optimaldesign；Lightweight數(shù)控機(jī)床向高速度、高精度、高效率的方向發(fā)(1)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化。它是一種目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)，展。作為機(jī)床的關(guān)鍵零部件，必然要求機(jī)床床身具是從一組給定的樣本(設(shè)計(jì)點(diǎn))中得出最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)。有較高的靜、動(dòng)態(tài)特性和較輕的質(zhì)量。近年來(lái)很多(2)相關(guān)參數(shù)優(yōu)化。用于得
5、到輸入?yún)?shù)的敏感學(xué)者對(duì)機(jī)床床身進(jìn)行了大量的靜、動(dòng)態(tài)特性分析和性，也就是說(shuō)可以得到某一輸人參數(shù)對(duì)相應(yīng)曲面的影結(jié)構(gòu)改進(jìn)。如陳新等人用有限元方法對(duì)磨床機(jī)構(gòu)響究竟有多大。進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，探討了筋板布局形式對(duì)動(dòng)態(tài)特性的(3)響應(yīng)曲面優(yōu)化。主要用于直觀觀察輸入?yún)⒂绊?；黃世霖等利用頻率靈敏度分析方法對(duì)銑床數(shù)的影響，通過(guò)圖表形式能夠動(dòng)態(tài)顯示輸入與輸出參床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化分析。但對(duì)大型數(shù)控龍門銑數(shù)之間的關(guān)系。床床身進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)和研究較為少見。文中在原(4)六希格瑪設(shè)計(jì)。主要用于評(píng)估產(chǎn)品的可靠床身模型的靜、動(dòng)態(tài)特性分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用AN—性，其技術(shù)是基于6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)誤差理論，例
6、如假設(shè)材料SYSDesignExplorer優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，對(duì)床身筋板厚屬性、幾何尺寸、載荷等不確定性輸入變量的概率分度、砂孔形狀大小進(jìn)行優(yōu)化分析，以期實(shí)現(xiàn)在確保布對(duì)產(chǎn)品性能(應(yīng)力、應(yīng)變等)的影響。原床身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度不變的前提下，得出使床身1．2數(shù)控銑床的床身建模質(zhì)量最輕的設(shè)計(jì)方案。某大型數(shù)控銑床的床身分為三段：前段床身，中1某大型數(shù)控銑床床身的優(yōu)化設(shè)計(jì)段床身，后段床身。三段床身結(jié)構(gòu)相同，通過(guò)螺栓連1．1ANSYSDesignExploration優(yōu)化設(shè)計(jì)理論接。床身總長(zhǎng)6950mm，寬2080mm，高720mm。DesignExploration作為快速
7、優(yōu)化工具，實(shí)際上筋板厚度30mm，壁厚30mm。床身采用HT200鑄造是通過(guò)設(shè)計(jì)點(diǎn)的參數(shù)來(lái)研究輸出和導(dǎo)出參數(shù)的，由而成，總質(zhì)量17289kg，彈性模量1．2×10MPa，泊于設(shè)計(jì)點(diǎn)是有限的，因此也可以通過(guò)有限的設(shè)計(jì)點(diǎn)松比0．25，密度7210kg／m。文中采用ANSYSGe-擬合成響應(yīng)曲面(或線)來(lái)研究。優(yōu)化方法包括以ometry建立其三維模型，如圖1所示為床身前段結(jié)構(gòu)下幾項(xiàng)：圖收稿日期：2013—05—09基金項(xiàng)目：貴州省科技重大專項(xiàng)(黔科合重大專項(xiàng)字(2011)6017)作者簡(jiǎn)介：張國(guó)萍(1986一)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)闄C(jī)電傳動(dòng)與控制。E—ma
8、il：492529016@qq．eom。·156·機(jī)床與液壓第42
